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1、智能搬运机器人运动控制算法实现与路径规划实现摘要：本课题将研制桁架式搬运机械手，实现书帖码垛的自动化；该装置与堆积打捆装置连线，采用光栅技术判别打捆后的书帖到达正确位置，电机驱动机械手进行二维动作，将台架上打好包的书帖按要求放置在规定货盘上，当达到设定堆积高度后，自动完成该货盘的移动及下一货盘的码放到位，保证整条生产线正常运转。同时书帖转运实现自动化及数据化处理，节省人工的同时实现书刊生产管理智能化。 桁架式搬运机械手的运动方式是可以实现X、Y、Z轴方向的直线运动。可实现自动控制、可重复编程、多自由度、运动自由度建成空间直角关系的、多用途的操作机。作为一种相对成本较低的自动化机器人系统解决方案
2、，可以应用于各种工业生产领域，实现上下料、工件搬运等繁琐劳动，在替代人工、提高生产效率、稳定产品质量等方面都具备显著的作用。关键词: 桁架式搬运机械手、书帖码垛的自动化、光栅技术、二维动作Implementation of motion control algorithm and path planning for intelligent transportation robotAbstract: This dissertation will develop truss manipulator, automatic book stacking and accumulation of the d
3、evice; the bundling device connection, using grating technique to determine the bundled book to arrive at the correct position, the motor drives the mechanical hand for two-dimensional movements, stand on the packed books according to the provisions of the requirements placed on pallets and when the
4、 set stacking height, automatically moving the pallet and placed under a pallet in place, to ensure the normal operation of the whole production line. At the same time the book transport automation and data processing, saving labor and production management and intelligent. The movement way of truss
5、 manipulator can be achieved X, Y, Z axis linear motion. It can realize the automatic control, can repeat programming, multi degree of freedom, freedom of movement of built space rightangle relationship, operation of multi-purpose machine. As a relatively low cost of self Action robot system solutio
6、ns, can be used in various fields of industrial production, to achieve material, workpiece handling complicated labor, in the substitution of artificial, improve production efficiency, stable product quality have significant role.Keywords: Truss type manipulator, automatic book stacking grating tech
7、nology, two-dimensional motionII目 录中文摘要英文摘要1 绪论11.1 背景介绍11.2课题现状11.3 论文的研究思路2 1.4 论文的研究内容22 桁架式机器人23 程序代码53.1 二轴主程序63.2 三轴主程序371.绪论1.1 背景简介传统的工业机器人常用于搬运、喷漆、焊接和装配工作。工业现场的很多重体力劳动必将由机器代替,这一方面可以减轻工人的劳动强度,另一方面可以大大提高劳动生产率。搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运作业是指用一种
8、设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的搬运机器人逾10万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。部分发达国家已制定出人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。搬运机器人是近代自动控制领域出现的一项高新技术，涉及到了力学，机械学，电器液压气压技术，自动控制技术，传感器技术，单片机技术和计算机技术等学科领域，已成为现代机械制造生产体系中的一项重要组成部分。它的优点是可以通过编程完成各种预期的任务，在自身
9、结构和性能上有了人和机器的各自优势，尤其体现出了人工智能和适应性。 应用搬运机器人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用搬运机气人可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都有搬运机气人，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。可见，有效的应用搬运机器人，是发展机械工业的必然趋势机械手是提高劳动生产率,改善劳动条件,减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段,国内外都很重视它的应用和发展。搬运机器人是典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将
10、对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。1.2 课题现状移动搬运机器人是一类能够通过传感器感知环境和自身状态，实现在有障碍物的环境中面向目标自主运动，从而完成一定功能的机器人系统。理想的自主移动机器人可以不需人的干预在各种环境中自主完成规定任务，具有较高的智能水平，但目前全自主的移动机器人还大多处于实验阶段，进入实用的多为自主移动机器人，通过人的干预在特定环境中执行各种任务，而遥控机器人则完全离不开人的干预。 智能搬运机器人是一类能够通过传感器、感知环境和自身状态，实现在有障碍物的环境中面向目标自主运动，从而完成一定功能的机器人系统。移动机器人技术研究综合了路径规划、导航定位、路径跟踪与运动控
11、制等技术。涉及包括距离探测、视频采集、温湿度以及声光等多种外部传感器，作为移动机器人的输入信息。移动机器人的运动控制主要是完成移动机器人的运动平台，提供一种移动机器人的控制方式。性能良好的移动机器人运动控制系统是移动机器人运行的基础，能够服务于移动机器人研究的通用开发平台。1.3 论文的研究思路首先对桁架式机器人有较深刻的理解。对机器人码垛动作做路径规划。具体工作包括首先对货盘书贴包的尺寸进行测量，建立模型。之后根据模型设置机械爪的路径点。还将对搬运机器人手爪运动进行动力学建模与控制仿真。之后在机器人上验证动力学控制算法。1.4 论文的研究内容首先对搬运机器人进行建模。得出桁架式搬运机器人的正
12、解与反解，建立搬运机器人的运动学模型。之后利用拉格朗日法建立机器人的动力学模型。使其能够适用于对不同载荷下的机器人。之后将根据建立的动力学模型，建立相应的控制器，对机器人运行的速度、位置进行控制。使其能够在最短时间内达到目标位置。本课题将对运动学正反解进行MATLAB计算仿真。验证运动学模型的准确性。还将对控制器进行MATLAB计算仿真。验证动力学模型的准确性与控制算法的有效性。最后将首先根据货盘与货物的位置设置机器人的路径，实现货物的搬运。2. 桁架式机器人桁架式机器人是以XYZ直角坐标系统为基本数学模型，以伺服电机、步进电机为驱动的单轴机械臂为基本工作单元，以滚珠丝杆、同步皮带、齿轮齿条为
13、常用的传动方式所架构起来的机器人系统，可以完成在XYZ三维坐标系中任意一点的到达和遵循可控的运动轨迹。桁架式机器人机器人采用运动控制系统实现对其的驱动及编程控制，直线、曲线等运动轨迹的生成为多点插补方式，操作及编程方式为引导示教编程方式或坐标定位方式。机器人特点：1、自由度运动，每个运动自由度之间的空间夹角为直角；2、自动控制的，可重复编程，所有的运动均按程序运行；3、一般由控制系统、驱动系统、机械系统、操作工具等组成。4、灵活，多功能，因操作工具的不同功能也不同。5、高可靠性、高速度、高精度。6、可用于恶劣的环境，可长期工作，便于操作维修。 3. 程序代码3.1 二轴主程序sub_reads
14、et读取设置sub_readprg读取FLASH文件modbus寄存器初始化modbus_reg(415) = g_state状态显示modbus_reg(416) = runerror状态显示modbus_long(432) = g_totaltimes运行次数modbus_long(420) = g_maxloop最大循环次数 y以前是408modbus_long(434) = g_loops已加工次数modbus_long(444) = g_curline + 1当前点数modbus_long(446) = g_totallines点数modbus_reg(414) = g_speedper速度modbus_reg(450) = 10 窗口号modbus_long(826) = g_totallines运行时间计时runtime = vr(0)modbus_long(425)=runtimemodbus_reg(823) =zhktime -rsttime=100modbus_reg(830) = rsttime-modbus_reg(832) = s
